單片機在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用研究

趙爭

摘 要：在實現(xiàn)電子電路的設(shè)計時，創(chuàng)新發(fā)展具有現(xiàn)實意義。單片機作為一種具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器，將其應(yīng)用在電子電路設(shè)計中無疑會實現(xiàn)電子電路系統(tǒng)應(yīng)用的高速率、多性能。文章就單片機與電子電路系統(tǒng)設(shè)計展開概述，探索單片機在具體的電子電路系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，為電子電路系統(tǒng)的優(yōu)化升級提供經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：單片機;電子電路設(shè)計;具體應(yīng)用

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品逐漸滲透到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，成為現(xiàn)代化社會建設(shè)的重要科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品，也成為國家發(fā)展的動力。而事實上各種系統(tǒng)不同、性能不同的電子產(chǎn)品、電路系統(tǒng)，其電子電路設(shè)計理念不同、設(shè)計手段不同。但從整體上來說，我國現(xiàn)階段的電子電路設(shè)計過程中還存在一定的問題，譬如創(chuàng)新性不強、智能化程度不高等問題。

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動了社會生產(chǎn)力的提升，更是推動社會產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化轉(zhuǎn)型。在新型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，電子電路系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，更是朝著智能化、自動化的方向發(fā)展。單片機在電子電路系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展中發(fā)揮著不可忽視的作用，它作為一種集成電路芯片，將具有數(shù)據(jù)處理能力的CUP，與存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器等都集成到了微型計算機系統(tǒng)中，形成對各行業(yè)電子電路系統(tǒng)的控制與保護效果[1]。因此，當(dāng)前將單片機應(yīng)用于電子電路系統(tǒng)中，使得系統(tǒng)的編程與運算效率都得到了提高，為各行業(yè)的電子電路自動化控制技術(shù)在技術(shù)水平上更形成了良好保障。

1 電子電路設(shè)計與單片機概述

1.1 電子電路概述

電子電路是指同電子器件相關(guān)的無線電元件組成的電路，其廣泛地應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。伴隨著社會信息化、自動化程度的加快，當(dāng)前各行業(yè)在生產(chǎn)服務(wù)工作中都使用大量的電子設(shè)備、電子產(chǎn)品以及電力系統(tǒng)等。電子電路可以將復(fù)雜的電子產(chǎn)品內(nèi)部的連接控制關(guān)系以簡潔、直觀的形式呈現(xiàn)出來，也可以提高電子產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功能性。可以說設(shè)計越合理的電子電路系統(tǒng)，其能夠取得的優(yōu)化效果更加明顯。例如在數(shù)字時代下，電子電路系統(tǒng)能夠完成對數(shù)字信號的快速傳遞和處理，讓各種數(shù)字化產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化升級。而按照電子電路設(shè)計的相關(guān)技術(shù)可知，當(dāng)前市面上常使用遺傳算法，對該電子產(chǎn)品的各種功能結(jié)構(gòu)進行分析，由此掌握可能存在的問題，繼而針對需要解決的問題展開針對性的代碼設(shè)計。這種設(shè)計方式下，可以確保電子電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加合理科學(xué)，各個元件在實際的運行中都能夠發(fā)揮出實際的功能作用。

1.2 單片機概述

單片機從本質(zhì)上來說，是集合了多種功能的計算機系統(tǒng)，且單片機以集成電路芯片的形式存在，應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中起到了自動控制與保護系統(tǒng)的作用，所以能夠為自動化系統(tǒng)提供安全保障與自動化性能保障。單片機主要由電源、漏電閉鎖器、通信器、存儲器4個模塊組成，在自動化系統(tǒng)的控制與保護作用中每一個模塊都發(fā)揮重要作用[2]。將單片機應(yīng)用于電子電路自動化系統(tǒng)中，能夠形成對系統(tǒng)的實時保護，對系統(tǒng)運行過程中的信號進行檢測，從而及時處理系統(tǒng)運行中可能存在的故障。例如，單片機將系統(tǒng)中的電信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，接著將電壓信號放大為0.5V電壓信號后備用并傳輸給單片機中央控制器，由電腦對信號進行處理后顯示，從而起到系統(tǒng)運行保護效果。

2 單片機在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用意義

電子信息技術(shù)的發(fā)展在很大程度上促進了社會經(jīng)濟發(fā)展，在社會經(jīng)濟發(fā)展水平有效提高的當(dāng)下，電子信息行業(yè)的深入發(fā)展更受到了市場的關(guān)注，所以實現(xiàn)電子設(shè)備的自動化控制技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展也成了必然事件。就單片機的優(yōu)勢而言：首先，單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠長時間運行，并具有良好的環(huán)境適應(yīng)力。其次，單片機的中央處理系統(tǒng)處理功能較強，處理速度快，也具有很強的控制作用與能力。最后，單片機具有低電壓、低功耗的優(yōu)勢，在電氣設(shè)備的電子電路設(shè)計中的應(yīng)用能夠減少該系統(tǒng)的能耗。例如，在數(shù)控加工設(shè)備中，由于該電子設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其中的電子電路設(shè)計也較為復(fù)雜，若是按照傳統(tǒng)的設(shè)計方案，安裝相應(yīng)的電子元件，雖然可以滿足數(shù)控電子設(shè)備的功能需求，但是也相應(yīng)地消耗了很多能源資源，更可能因為設(shè)計的電子元件數(shù)量多而使得該數(shù)控加工設(shè)備外形變大，不利于機械加工產(chǎn)業(yè)的微型化轉(zhuǎn)型升級。另外在數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部擁有各種回路的電子電路系統(tǒng)，在正常的數(shù)控加工工作中，一些不良的機械操作會引起整個電子設(shè)備產(chǎn)生故障。而將單片機安裝在數(shù)控加工設(shè)備中，不僅能夠形成對這一設(shè)備電子電路系統(tǒng)的自動控制和保護效果，而且能夠及時發(fā)現(xiàn)電路示波器等運行的故障類型以及故障原因，及時預(yù)警并且采取相應(yīng)的故障解決措施，自動斷開電源，避免帶來更嚴重的故障問題。單片機在電子產(chǎn)品電路設(shè)計中，起到重要的系統(tǒng)電路保護和電子設(shè)備保護作用。

3 單片機在電子電路設(shè)計中的具體應(yīng)用

單片機應(yīng)用于電子電路設(shè)計，能夠保障該電路設(shè)備運行的安全性，提高該系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。具體應(yīng)用如下所示[3]。

3.1 漏電保護應(yīng)用

電子產(chǎn)品在設(shè)計應(yīng)用中首先面臨著就是安全性問題，不論展開何種電子電路設(shè)計，其都需要能夠做好對產(chǎn)品安全性的保護;同時，電子產(chǎn)品在使用中存在各種零部件、涉及多種工作環(huán)境，不可避免的可能出現(xiàn)漏電安全故障。在電子電路設(shè)計中，必須能夠形成漏電保護設(shè)計，采取相應(yīng)的漏電安全預(yù)防措施。將單片機應(yīng)用于電子電路設(shè)計，其能夠起到漏電保護的積極作用。如以當(dāng)前常見的溫度測量儀為例，其需要即刻完成對被測對象的溫度的提取和顯示，并且需要具有較高的精確性。將單片機應(yīng)用到溫度測量儀中，可以不用像傳統(tǒng)水銀測量儀那樣需要長時間的物理溫度感應(yīng)，而僅僅是通過靠近人體額頭、手腕處就可以檢測到人體的溫度情況。這是因為單片機作為一個微型計算機處理器，其能夠?qū)訙囟葌鞲衅?，接收到傳感器的信號并且處理這些信號。最后，將人體的溫度信息利用阿拉伯?dāng)?shù)據(jù)呈現(xiàn)出來。從而起到快速精準溫度檢測的效果。與此同時，在過去的復(fù)雜電子產(chǎn)品的保護元件設(shè)計時，采用的是分立的元件，難以形成良好的電路保護作用。而在單片機的作用下，單片機所具有的高速率運算功能，可以及時完成對電路系統(tǒng)中的各種異常數(shù)值的檢測，在極短的時間內(nèi)完成故障判斷，并且下達電流運行信號，達到快速合閘，關(guān)閉檢漏回路的效果[4]。

3.2 實現(xiàn)電子設(shè)備自動調(diào)節(jié)控制

各種電子設(shè)備中都需要通過電子電路來完成工作作業(yè)，隨著社會自動化、智能化水平的提升，當(dāng)前越來越多的高性能的電子產(chǎn)品被應(yīng)用到一些特殊行業(yè)中，由此提高這些特殊行業(yè)的工作效率和工作安全性。在傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計中，其存在各個功能模塊反應(yīng)速度慢等問題，同時各個電氣設(shè)備也不能夠展開動態(tài)化的運行管理。對此要求通過電子電路的自動化控制設(shè)計，滿足個性化生產(chǎn)服務(wù)的需求。在一些行業(yè)的風(fēng)機設(shè)備的電子電路設(shè)計中，由于不同生產(chǎn)階段和生產(chǎn)規(guī)模中對于風(fēng)機的風(fēng)速、風(fēng)壓等需求是不同的，若是單純地依靠人力來完成對風(fēng)機設(shè)備的調(diào)節(jié)，則生產(chǎn)效率不高。實現(xiàn)對風(fēng)機電子電路的智能化設(shè)計，提高其自動控制作用成為當(dāng)務(wù)之急。在電子電路設(shè)計中安裝單片機，其能夠形成對風(fēng)機的運行電路進行參數(shù)調(diào)節(jié)和控制，由此提高對風(fēng)機調(diào)節(jié)和控制的精確性。

3.3 實現(xiàn)電子設(shè)備系統(tǒng)的功能優(yōu)化

電子電路設(shè)計中要求能夠滿足單一操作的要求，即能夠通過簡單的操作就完成電子設(shè)備的系統(tǒng)功能。但是電子電路設(shè)計在功能作用中卻要求能夠?qū)崿F(xiàn)綜合化發(fā)展。當(dāng)前單片機在電子設(shè)備系統(tǒng)中的應(yīng)用，其能夠起到完善電子設(shè)備系統(tǒng)安全功能、顯示功能、預(yù)警功能等輔助功能，更好地推動電子設(shè)備系統(tǒng)的智能化，精細化發(fā)展。如在電氣設(shè)備的電子電路設(shè)計中，單片機能夠以在線監(jiān)控的方式展開對電氣設(shè)備的電子電流進行計算，一方面起到監(jiān)定位監(jiān)控效果，另一方面也可以起到對設(shè)備的運行功能的優(yōu)化升級。當(dāng)預(yù)測計算到的數(shù)值超過正常范圍的時候，則單片機所具有的自動控制系統(tǒng)能夠展開對其電子電路的及時動態(tài)調(diào)試，滿足實際生產(chǎn)需求。

4 結(jié)語

綜上所述，單片機作為微型計算機技術(shù)，結(jié)合了計算機技術(shù)、信息技術(shù)與集成電路技術(shù)，在多種技術(shù)的集合下維護了單片機良好的使用性能，其應(yīng)用于自動化控制系統(tǒng)中越來越普遍，產(chǎn)生的效益也越來越高。當(dāng)前各行業(yè)的電子電路設(shè)計中應(yīng)用單片機，能夠形成對該電氣設(shè)備的保護效果，同時，借助單片機的技術(shù)優(yōu)勢，還能夠提高各行業(yè)電子設(shè)備的自動控制技術(shù)的技術(shù)水平，在監(jiān)控、在線監(jiān)測、參數(shù)調(diào)節(jié)、控制動作上都得到良好的優(yōu)化與提升，這極大提高了電子設(shè)備的自動化成都與應(yīng)用效果，為現(xiàn)代化生產(chǎn)生活提供了高效的生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

[參考文獻]

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[3]周澄.基于Matlab的電子電路設(shè)計與仿真教學(xué)研究[J].教育現(xiàn)代化，2019（52）：214-215.

[4]鄭三婷.淺談Proteus仿真軟件在單片機教學(xué)和電路設(shè)計中的應(yīng)用[J].電子測試，2019（10）：139-140.

（編輯 姚 鑫）